談地鐵深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計及施工技術(shù)

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摘要:當(dāng)前，城市軌道交通的運(yùn)營已成為緩解地上交通壓力的重要途徑。在此背景下，地鐵工程建設(shè)規(guī)模也逐步擴(kuò)大。對此，在實(shí)際工程項目中，為確保地鐵深基坑支護(hù)穩(wěn)定性需注重對支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計，施工單位必須根據(jù)施工要求來選擇相適應(yīng)的支護(hù)施工技術(shù)。本文根據(jù)某地鐵工程深基坑的施工狀況，圍繞其支護(hù)結(jié)構(gòu)展開設(shè)計，并總結(jié)其施工技術(shù)要點(diǎn)，最終取得了良好的施工效果。

關(guān)鍵詞:地鐵工程;深基坑支護(hù);支護(hù)設(shè)計

前言

地鐵深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)對車站整體穩(wěn)定性具有重要影響，因此，合理的設(shè)計方案以及科學(xué)的施工技術(shù)十分關(guān)鍵，是地鐵車站保持正常功能的重要前提。故而，施工單位需高度注重與地鐵深基坑有關(guān)的各項工作，并經(jīng)全方位分析后提出合適的設(shè)計方案，同時將其作為指導(dǎo)，輔以科學(xué)的支護(hù)施工技術(shù)，以最終提高施工安全性，創(chuàng)造高品質(zhì)工程項目。

1工程概況

汽車東站的功能定位是2號線與4號線的換乘站，站址位于山東省青島市遼陽東路與深圳路交叉口，總長度204．8m。本車站施工選擇的是半明挖半暗挖相結(jié)合的方式，主要分兩部分，即北側(cè)明挖與南側(cè)暗挖，對應(yīng)施工長度分別為117．71、87．09m。在結(jié)構(gòu)方面，明挖段采取的是兩層兩跨框架結(jié)構(gòu)，暗挖段施作拱頂曲墻，并輔以仰拱。

2地鐵深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計分析

2．1前期的工程勘察分析

1)創(chuàng)造安全的深基坑施工環(huán)境是首要目標(biāo)，經(jīng)前期勘察后掌握施工現(xiàn)場的整體情況，對地下水分布的分析，以此為基礎(chǔ)提出適應(yīng)于深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的可行設(shè)計方案，以便為后續(xù)施工提供引導(dǎo)，確保結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，從源頭上消除安全隱患。2)勘察工作涵蓋的覆蓋面較廣。其中，巖土勘察是重點(diǎn)內(nèi)容，有助于掌握現(xiàn)場的巖土性質(zhì)，為支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的制定提供指導(dǎo)。

2．2設(shè)計前的準(zhǔn)備分析

1)根據(jù)地鐵深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的基本施工要求，收集與之相關(guān)的參考資料，并結(jié)合實(shí)際勘察結(jié)果來做好各項準(zhǔn)備工作，以便給支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計提供依據(jù)。2)分析與工程主體有關(guān)的勘察資料，如平面布置圖等，并以此為參考確定合適的支護(hù)類型，從而為地鐵深基坑提供可靠的支護(hù)。3)地鐵深基坑支護(hù)施工中應(yīng)得到大量設(shè)施的支持。因此，施工單位需對其展開全方位的檢查，并將設(shè)計前的各項準(zhǔn)備工作落實(shí)到位。

2．3深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計要點(diǎn)分析

1)從深基坑施工的現(xiàn)場情況出發(fā)，選擇合適的支護(hù)類型，此項工作是確保深基坑支護(hù)合理性的必要前提。2)根據(jù)支護(hù)技術(shù)應(yīng)用狀況，如鋼板樁、鉆孔灌注樁等都是較為典型的支護(hù)結(jié)構(gòu)，在設(shè)計時應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況合理選擇。3)由高水平的設(shè)計人員完成本次深基坑支護(hù)設(shè)計工作，并完善設(shè)計方案，以提高其可行性。

3初期支護(hù)

南側(cè)采取暗挖的方式，形成A－A斷面和B－B斷面，具體分布情況見圖1。1)A－A斷面支護(hù)工藝:①設(shè)置間距為0．75m的格柵鋼架;②噴射C25混凝土從而形成厚度為35cm的襯砌結(jié)構(gòu);③搭設(shè)雙層鋼筋網(wǎng)片，操作方法為Φ8鋼筋20cm×20cm間距;④選擇規(guī)格為長3．5mΦ25中空注漿錨桿，該結(jié)構(gòu)置于拱墻范圍內(nèi)，按1．2m×0．75m的間距依次布設(shè);⑤每步開挖拱腳處采取支護(hù)措施，增設(shè)4根Φ42鎖腳錨管;⑥選取I22a工字鋼，置于導(dǎo)洞中部，此部分結(jié)構(gòu)可發(fā)揮出豎撐與橫撐的作用;⑦參照格柵鋼架的設(shè)計方案，完成臨時支撐的搭設(shè)作業(yè)，于該處噴射C25混凝土。2)B－B斷面支護(hù)工藝:①設(shè)置間距為0．5m的格柵鋼架;②噴射C25混凝土從而形成厚度為35cm的襯砌結(jié)構(gòu);③搭設(shè)雙層鋼筋網(wǎng)片，操作方法為Φ8鋼筋20cm×20cm間距;④選擇規(guī)格為長3．5mΦ25中空注漿錨桿，該結(jié)構(gòu)置于拱墻范圍內(nèi)，按1．2m×0．5m的間距依次布設(shè);⑤每步開挖拱腳處采取支護(hù)措施，增設(shè)2根Φ42鎖腳錨管;⑥選取I22a工字鋼，置于導(dǎo)洞中部，此部分結(jié)構(gòu)可發(fā)揮出豎撐與橫撐的作用;⑦參照格柵鋼架的設(shè)計方案，完成臨時支撐的搭設(shè)作業(yè)，于該處噴射C25混凝土。

3．1格柵鋼架施工

在暗挖段施工中，所采取的支護(hù)方式是搭建格柵鋼架:①鋼筋主筋選擇的是Φ28mm螺紋鋼，由4根構(gòu)成;②連接筋均使用的是Φ28mm鋼筋;③設(shè)置有橫撐與豎撐結(jié)構(gòu)，所用構(gòu)件均為I22a工字鋼。另外，要以設(shè)計要求為準(zhǔn)，洞外搭建格柵鋼架(應(yīng)重點(diǎn)考慮圍巖預(yù)留變形量)，首先需完成第一榀拼裝，在各項指標(biāo)都滿足要求后，進(jìn)入批量生產(chǎn)環(huán)節(jié)。經(jīng)過初噴混凝土處理后(厚度4cm)，即可搭設(shè)鋼架:①要求該結(jié)構(gòu)與定位錨桿通過焊接的方式形成穩(wěn)定的整體;②格柵鋼架內(nèi)側(cè)增設(shè)縱向拉結(jié)筋Φ28@1000，并以相同的方法在外側(cè)設(shè)置;③所有鋼筋結(jié)構(gòu)都采取的是單面搭接焊的方式［1］。

3．2錨桿、鋼筋網(wǎng)施工

1)中空注漿錨桿:①基于暗挖段的施工要求，在其拱部180°內(nèi)設(shè)置Φ25中空注漿錨桿，利用該構(gòu)件形成支護(hù)結(jié)構(gòu)，所用錨桿長3．5m，呈梅花形布置;②鉆孔并設(shè)置中空注漿錨桿，現(xiàn)場適配電動注漿機(jī)，在其支持下完成注漿作業(yè);③檢驗(yàn)注漿壓力，若該值上升至設(shè)計終壓后不可隨即降壓，需維持該狀態(tài)達(dá)20min，觀察注漿狀況，要求錨桿孔的漿液足夠飽滿;④設(shè)置的錨桿應(yīng)有部分超出孔口，目的在于完成止?jié){塞和墊板螺栓的設(shè)置。2)鋼筋網(wǎng)片施工:①本段選擇的是Φ8@200×200mm鋼筋網(wǎng)，以格柵鋼架間距為基本依據(jù)，在指定場地加工并形成網(wǎng)片，統(tǒng)一轉(zhuǎn)移至工作區(qū)域安裝;②結(jié)束初噴混凝土施工后，在設(shè)置鋼架時兼并完成鋼筋網(wǎng)的安裝。

3．3小導(dǎo)管施工

3．3．1超前小導(dǎo)管設(shè)計超前小導(dǎo)管選擇的是Φ42小導(dǎo)管，原材料為熱軋無縫鋼管，經(jīng)加工后制得滿足施工要求的導(dǎo)管，要求壁厚達(dá)3．5mm，長3．5m。在處理鋼管前端時，要將其設(shè)置為錐形，并通過焊接的方式在其尾部設(shè)Φ6．5鋼筋加箍筋;同時，根據(jù)壓漿要求，分別在管壁四周鉆孔，規(guī)格均為Φ6mm，布設(shè)方式為四排［2］。超前小導(dǎo)管要足夠穩(wěn)定，其端部應(yīng)通過焊接手段設(shè)置在型鋼支撐上。拌制性能良好的注漿混合料，參數(shù)有:①注漿壓力0．5～1．0MPa;②水灰比1∶0．4～1∶0．6;③水泥標(biāo)號為425;④本次注漿使用到水泥水玻璃漿液，通過對注漿效果的檢驗(yàn)后及時調(diào)整。在施工設(shè)備上，要在YT－29型風(fēng)鉆的支持下鉆孔，再使用雙液注漿機(jī)完成對各孔的注漿處理。

3．3．2小導(dǎo)管施工要點(diǎn)1)加強(qiáng)對注漿現(xiàn)場的檢驗(yàn)，將各項信息記錄完整，如注漿時間、壓力等。2)注漿前做好準(zhǔn)備工作，通過注入清水的方式檢驗(yàn)排氣管道的狀況，明確其是否存在堵塞的情況。3)嚴(yán)格把控鋼管質(zhì)量。4)設(shè)置超前小導(dǎo)管時，需要與支撐結(jié)構(gòu)形成穩(wěn)定的連接關(guān)系。5)嚴(yán)格控制小導(dǎo)管縱向搭接長度。6)以設(shè)計要求為準(zhǔn)，拌制性能良好的漿液。7)控制注漿壓力，檢驗(yàn)注漿情況，要求漿液能夠有效地填充鋼管。8)注重鉆孔深度，要求比導(dǎo)管長度略大。

3．4噴射混凝土

1)施工方法:選擇的是C25混凝土，現(xiàn)場配備小型攪拌站，并根據(jù)施工用料需求生產(chǎn)混凝土，運(yùn)輸車轉(zhuǎn)移到指定的下料區(qū)域。2)技術(shù)要點(diǎn):①注重設(shè)備選型，混凝土噴射機(jī)的工作性能要足夠良好，如密封性優(yōu)良、輸送連續(xù)等;②精確稱量各類物料，將其誤差控制在許可范圍內(nèi)，水泥±1%、砂石±2%;③深度清理受噴面，設(shè)置混凝土厚度標(biāo)志，為正式施工提供參考;④嚴(yán)格控制噴射混凝土的質(zhì)量，不可出現(xiàn)表面裂縫、滲漏水等問題;⑤噴層與圍巖要有效粘結(jié)，可通過錘擊法檢查，每10m進(jìn)行一次斷面檢查，設(shè)置適量的檢查點(diǎn)，要求從拱頂中線起依次設(shè)置，彼此間距均控制為2m，檢查各點(diǎn)的噴射厚度情況，要求至少有60%的點(diǎn)在該指標(biāo)上達(dá)到設(shè)計厚度要求，并檢驗(yàn)厚度總平均值，其必須滿足“不小于設(shè)計厚度”的要求;⑥從拱、墻兩部分結(jié)構(gòu)處以20m為間距依次取抗壓強(qiáng)度試件［3］。

4結(jié)束語

地鐵深基坑由于施工難度較大，在多方面擾動之下易發(fā)生安全事故。對此，需在該處設(shè)置支護(hù)結(jié)構(gòu)，通過前期的勘察確定支護(hù)設(shè)計方案，選擇合適的施工技術(shù)將支護(hù)作業(yè)落實(shí)到位，在確保深基坑施工質(zhì)量的基礎(chǔ)上，為其他環(huán)節(jié)的施工創(chuàng)造良好條件。在工程中，施工單位還要加強(qiáng)對深基坑的檢驗(yàn)，以確保支護(hù)結(jié)構(gòu)的有效性。

參考文獻(xiàn):

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［2］李春睿．地鐵深基坑支護(hù)和土方開挖施工探析［J］．中國高新科技，2019，3(11):76－77．

［3］張偉．對地鐵深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計及支護(hù)施工技術(shù)的探討［J］．工程建設(shè)與設(shè)計，2018，66(19):54－55，58．

作者：韓旭 單位：中鐵十九局集團(tuán)軌道交通工程有限公司